涟钢反渗透脱盐系统分析与改进

李和平,尹依军

（1.湖南华菱涟源钢铁有限公司生产管理部，2.涟钢福利企业公司，湖南娄底 417009）

引言

某企业在反渗透脱盐调查中有2 个脱盐水站，均采用反渗透+混床工艺，反渗透产水电导率＜20µS/cm，混床出水电导率＜2 µS/cm，SiO2＜20 µg/L。RO 设计每套产水50 m3/h，一级二段7：3 排列，10 支6 芯膜压力容器，每套采用60 只BW30-365FR 膜元件，回收率75%，脱盐率大于97%，保安过滤器采用熔喷PP 滤芯，每套70 支，过滤精度5 µm。自动控制单元分过滤器单元、RO 单元、混床单元，每套单元启动与药剂泵联锁控制。冬季原水蒸汽加热，因制水量达不到要求，在冬季水量需求大时脱盐水站保供成了制约难题。

1 除盐水系统工艺流程配置基本概况

1#水站2003 年建设，工艺流程：公共供水环管网→无阀滤池→多介质过滤器(6 套)→出水母管→保安过滤器(6套)→RO（6套）→脱碳器→混床。

2#水站2008 年建设，工艺流程：公共供水环管网→无阀滤池→多介质过滤器(7 套)→活性碳过滤器(7套)→出水母管→保安过滤器(7套)→RO(7套)→脱碳器→混床。除盐水站进水为地表水，原水和RO设计进水水质见表1、表2。

表1 除盐水站原水水质（地表水）

表2 RO设计进水水质

2 除盐水系统现状

2.1 除盐水站RO仪表配置和运行状态

2019 年10 月15 日调查时1#水站运行11#～15#，2#水站运行21#、23#，其余机组临时启动检查（表3 中数据为现场仪表显示）。

表3 RO仪表配置完好情况和运行参数(11～16代表1#水站,21～27代表2#水站)

2.2 除盐水站RO前预处理

现场了解，无阀滤池投加混凝剂，清水池投加次氯酸钠杀菌，出水母管投加还原剂、阻垢剂。预处理保安过滤器前水质1#水站浊度＜2 NTU，2#水站浊度＜3 NTU。SDI 较少检测且随季节性变化大，雨季有时水样完全将膜片堵塞。调查时抽检保安过滤器出水余氯＜0.05 mg/L。

2.3 RO系统清洗方法

RO 化学清洗程序为碱洗→酸洗。清洗后进水压力降低约0.2 MPa。

碱洗：配制碱洗液（pH=12：EDTA-4Na+三聚磷酸钠+十二烷基苯磺酸钠+NaOH），依次对二段、一段各循环进药40 min，第二轮再各循环进药40 min，浸泡2 h，启动系统进水冲洗至出水澄清、电导率与进水一致。

酸洗：配制酸洗液（pH=3：一水柠檬酸+HCl），清洗流程与碱洗相同，清洗过程中检查清洗液pH值，维持pH值稳定。

2.4 RO除盐水系统运行、设备管理

2 个除盐水系统药剂实行总包管理，SDI 抽检，余氯检测点在系统进水池，混凝剂和还原剂投加量现场计量泵指示不清楚，阻垢剂投加以经验控制（1#水站）或按总管定量4.5 L/h（2#水站）。

RO 系统内各计量仪表没有校验或明显不准确，化学清洗水箱连接的阀门经常有漏水。保安过滤器、膜入口端发现有滤料现象。

RO系统每天运行台套数两个水站各有不同，1#水站基本每套RO 每天均有运行，2#水站RO 一般每天2～4 套运行，每个水站对停运的RO 采用每天用系统水冲洗。其中，2#水站现场运行班组不检测水质。

2.5 膜解剖简要分析

膜解剖沉积物垢样分析见表4，膜外观见图1。

表4 膜解剖沉积物垢样分析

图1 膜外观

2.6 两个水站主要备件消耗

2 个水站主要备件消耗（统计2019 年1～10 月）见表5。

表5 2个水站主要备件消耗

2.7 两个水站产水量(见表6)

表6 二个水站平均产水量（统计2019年5～10月)

3 分析

3.1 除盐水站主要故障分析

从表3分析可看出，RO系统主要故障症状是产水量下降、透盐率升高、压差增大。分析故障产生的主要原因是淤泥或粘土堵塞、胶体污染和微生物污堵；从膜解剖沉积物垢样分析表4看出，结垢不是故障症状的主要因素，由于受条件限制，没有进行能谱扫描电镜SEM-EDX 分析；16#、22#RO 系统进水压力下降，产水量增加，透盐率明显增加，说明有氧化现象；RO 系统在运行中发现明显有个别膜管漏的机械损坏。主要故障症状分析见表7。

表7 RO故障症状分析

3.2 生物膜控制

从保安过滤器滤芯更换数量可看出，预处理效果差。调查发现，运行过程中更换的保安过滤器滤芯在不同季节呈现颜色差异，土黄色到灰色，甚至带黑，手摸有滑腻感觉，说明出现堵塞和粘泥异味有微生物污染。

3.3 预处理SDI检测与控制

拥有和使用SDI 仪表是重要的RO 系统预处理诊断工具。调查发现，现场运行班组基本不测量，药剂总承包提供商对浊度、SDI 的检测也没有充分使用。

调查发现，雨季预处理产水浊度和SDI 很难稳定达标，有时检测水样完全将膜片堵塞现象。预处理设计无法应对定期的水质波动。

3.4 RO系统药剂投加与控制

混凝剂、杀菌剂、RO 阻垢剂在线投加，但原设计联锁方式因各类故障已不能一一对应，造成药剂投加量不规范。还原剂投加与余氯在运行中没有对应关系。

余氯测量只有一个测点，在原水池或还原剂投加点后。没有在还原剂投加点前、后同时测量，杀菌没有体现整个预处理管线全部受控。余氯检测方式为抽检，无法及时发现还原剂泵投加异常时氧化剂超标造成膜的不可逆受损。

3.5 RO系统设备及仪器仪表

在线仪表配置不齐，并且没有校验或校验不可靠，一些已配置的仪表因损坏没有及时更换，使得系统分析不能进行，更谈不上标准化。膜入口端发现有滤料现象，说明预处理过滤器有穿透或泄漏，保安过滤器滤芯安装有时存在短路问题。

3.6 RO运行管理

调查发现，脱盐水站所在总厂管理人员很少参与现场管理，运行班组对RO 参数不太关心，对技术经济指标不分析，回收率约50%。对停用机组每天用系统水冲洗，对长期处于备用状态机组，没有相应规定采用保护液或定期杀菌方式保护。

3.7 化学清洗方法

清洗方案不严谨，清洗效果差。化学清洗采用二段同时清洗，交叉污染，第一段的污染物、生物污染物和有机结垢物在从系统清除前经过了下一段，降低了清洗效率。同时，在线清洗还需为清洗提供合适的流量与温度。

4 对策研究

4.1 RO预处理药剂优化与自动检测系统完善

良好的RO 预处理水质是脱盐水系统正常工作的首要条件。对原水进行预处理的效果反映为COD、LSI、SS、浊度等污染物水质指标的绝对值降低，并达到反渗透膜系统进水要求，降低SDI(期望值)≤3。保证RO产水电导＜20 µS/cm。

无机絮凝剂的质量和投加剂量通过优化试验确定是重中之重。根据水质分析余氯与ORP 关系，设定合适的在线ORP 控制指标。关注阻垢剂质量和投加量优化防止结垢污染。同时，运行管理中通过数据记录、计算、分析和对比，若监测指标远大于日常测定值则需要对预处理系统重新调整使其恢复到正常值。

过滤器自动控制单元、RO 自动控制单元有必要恢复，完善过滤器自动反洗频率和反洗流量控制，定期检查是否存在板结和壁流现象。

系统RO 仪表配置根据监测要求有必要进行完善，故障的流量、电导率、压力等检测仪表需要尽快恢复，并对所有在线检测仪表定期校验以保证准确性。

预处理工艺从现有的工艺条件看，雨季SDI 很难稳定达标，改造预处理设备，保证系统污染因子稳定受控也很有必要。

4.2 药剂投加过程控制稳定受控

药剂投加过程稳定受控是RO 系统稳定运行的关键。关注无机絮凝剂投加量、阻垢剂投加计算与执行，并注意检查管线泄漏。还原剂投加点前余氯控制0.2～1.0 mg/L。还原剂采用亚硫酸氢钠或焦亚硫酸钠时，工程实践可采用约3.0 mg/LSBS（SMBS）脱除1.0 mg/L 余氯。RO 前余氯控制＜0.1 mg/L。

4.3 加强RO日常运行过程管理

RO 运行维护是一个综合性强的工作，需要改变生产管理无组织状态。运行班组管理承担职责，及时反馈运行过程中存在的问题。完好的设备维护是良好运行控制的前提与基础，在运行过程中需要对保安过滤器滤芯使用周期、单支膜管运行情况、段间压力容器压降（＜0.35 MPa）、SDI 检测、余氯测量、还原剂投加核算、絮凝剂投加控制等持续关注。对运行故障症状诊断分析，浓水侧异氧菌分析，有条件时还可对膜解剖进行专业分析，对长时间停用机组宜采用保护液保护。

4.4 RO运行参数标准化

对运行参数进行标准化，是判断系统故障与清洗的重要方法，膜技术供方一般都提供相关的计算软件，或者根据各标准化的因子自己制定一个标准化的电子表格，根据标准化的计算表确定化学清洗的时机，并根据标准化结果判断系统性能，以及运行中需要改进的事项。

4.5 RO在线化学清洗方法改进

良好的预处理和优质的运行管理，能大幅减少清洗频率。在达到清洗条件后，要以失效分析为基础，选择杀菌、碱洗、酸洗相结合的高效清洗配方和清洗方法来制定相应清洗方案，及时进行清洗以恢复性能。严格执行方案确定的循环和冲洗流量、温度要求，并且避免一段清洗后污染物对另一段影响而降低清洗效率。

5 结论

完好的预处理工艺和诊断，良好的专业管理，将会使RO 系统产水量、回收率提高20%以上，水质得到保证，维持膜更换量不变，滤芯更换、混床再生酸碱、冬季加热蒸汽等大幅降低消耗，由于制水效率提高，自用水率、吨水电耗也会大幅降低，经核算成本可降低1元/t水以上。